Содержание к диссертации
Введение 5
1. Обзор литературы 9
1.1 Биология дрожжей 9
1.1.2. Расы спиртовых дрожжей, применяемые в производстве спирта 15
1.2 Активаторы роста дрожжей 17
1.2.1 Химические активаторы роста дрожжей 17
1.2.2 Биологические стимуляторы роста дрожжей 20
1.2.2.1 Получение и применение препаратов из дрожжей... 22
1.2.3 Использование методов физического воздействия на дрожжи 26
1.2.3.1 Ультразвук и его применение в пищевой промышленности 34
1.2.3.2 Ультразвуковое воздействие на дрожжи 41
2. Экспериментальная часть 48
2.1 Объекты, материалы и методы исследований 48
2.1.1 Объекты исследований 48
2.1.2 Материалы исследований 48
2.1,2.1 Характеристика сырья, используемого в проведение экспериментов 49
2.1.3 Методы исследований 51
2.13.1 Методика экспериментов по исследованию влияния ультразвукового воздействия на питательные среды и на морфологические и физиологические свойства дрожжей 51
2.1.3.2 Методы исследования морфологического и физиологического состояния обработанных ультразвуком дрожжей при дрожжегенерировании и брожении 53
2.1.3.3 Методы исследования основных физико-химических и биохимических показателей состава сырья, сусла и бражки 53
2.1.3.4 Методика определения ОВП активированных дрожжей в процессе дрожжегенерировании и брожения 54
2.1.3.5 Методика определения мальтазной и зимазной активности 55
2.2 Результаты исследований 57
2.2.1 Исследование действия ультразвуковой обработки на выживаемость клеток спиртовых дрожжей 57
2.2.2 Изучение влияния ультразвука на морфологические признаки физиологическое состояние
спиртовых дрожжей 59
2.2.2.1 Исследование влияния ультразвука на физиологические свойства засевных дрожжей 59
2.2.2.2 Влияние засевных дрожжей, обработанных ультразвуком, на процесс сбраживания ржаного сусла 63
2.2.2.3 Влияние обработанного ультразвуком сусла на физиологические свойства засевных дрожжей 67
2.2.2.4 Исследование влияния теплового эффекта, возникающего при воздействии ультразвука, на физиологические свойства дрожжей 70
2.2.2.5 Исследование влияния количества засевных дрожжей, обработанных ультразвуком, на процесс брожения 71
2.2.3 Получение дрожжевого экстракта дезинтеграцией клеток спиртовых дрожжей ультразвуком 74
2,2.3.1 Воздействие ультразвука на дрожжи, находящиеся в различных фазах роста 74
2,2.3.2 Изучение аминокислотного и витаминного состава полученных дрожжевых экстрактов 76
2.2.4 Изучение зависимости активации засевных дрожжей от дозы внесения дрожжевого экстракта 79
2.2.4.1 Изменение морфологических свойств засевных дрожжей в зависимости от количества вносимого экстракта 79
2.2.4.2 Влияние засевных дрожжей, активированных дрожжевым экстрактом, на процесс сбраживания ржаного сусла 82
2.2.5 Разработка способа интенсификации дрожжегенерирования и брожения с использованием
многофункционального действия ультразвука на засевные дрожжи 85
2.2.5.1 Исследование эффективности активации засевных дрожжей ультразвуком и дрожжевым экстрактом 85
2.2.5.2 Сбраживание ржаного сусла засевными дрожжами, активированными ультразвуком
и дрожжевым экстрактом 89
2.2.5.3 Изменение мальтазной и зимазной активности дрожжей при сбраживании сусла активированными засевными дрожжами 92
2.2.5.4 Исследование активированных ультразвуком и дрожжевым экстрактом засевных дрожжей на осмофильность и термотолерантность 94
2.2.6 Описание ал паратурно-технологи ческой схемы производства спирта с использованием активированных засевных дрожжей 96
2.2.7 Расчет продуктов при производстве спирта изо ржи 101
2.2.8 Экономическая оценка способа производства спирта с использованием активированных дрожжей 103
Выводы 108
Список литературы 110
Приложения 130
Введение к работе
Актуальность работы
Важным направлением развития спиртовой промышленности является интенсификация технологических процессов и повышение качества готовой продукции.
Наиболее продолжительными стадиями в технологии спирта являются приготовление засевных дрожжей и сбраживание сусла, зависящие от физиологического состояния дрожжей. Известны различные способы активации дрожжей, одним из которых является воздействие на них ультразвука, нашедшего в настоящее время широкое применение. Известно, что ультразвуковая обработка дрожжей приводит к стимуляции физиологического состояния клетки и ускорению массообмена между клеткой и средой, содержащей необходимые для нее питательные вещества.
В производстве спирта используется, в основном, некондиционное зерно. Сусло, полученное из такого зерна, обеднено биологически активными веществами, необходимыми для обеспечения нормального роста и размножения дрожжей. При пониженном содержании аминокислот в сусле они в больших количествах синтезируются клетками дрожжей, в результате чего увеличивается образование летучих примесей спирта, в частности, компонентов сивушного масла.
Наибольшее распространение находит способ обогащения питательной среды для выращивания дрожжей с использованием различных подкормок. Одним из источников получения подкормок служат дрожжи, в состав которых входят аминокислоты, витамины, ферменты, микроэлементы и др. Для извлечения указанных соединений из клетки необходимо разрушить клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану дрожжей, ультразвук обладает широким спектром действия на микроорганизмы: от стимулирующего до дезинтегрирующего. Дезинтеграция клеток дрожжей ультразвуком способствует выходу в экстракт биологически активных веществ.
Исследования, направленные на изучение многофункциональности действия ультразвука на засевные дрожжи в производстве спирта, являются актуальными.
Цель и задачи исследований
Цель работы - разработка способа интенсификации дрожжегенерирования и брожения с использованием засевных дрожжей, активированных ультразвуком.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- исследовать влияние ультразвуковой обработки суспензии дрожжей на выживаемость дрожжевых клеток;
- изучить влияние ультразвука на морфологические признаки и физиологическое состояние дрожжей;
- исследовать возможность получения дрожжевого экстракта дезинтеграцией клеток дрожжей ультразвуком;
- подобрать дозу внесения дрожжевого экстракта для активации засевных дрожжей;
- разработать способ обработки спиртовых дрожжей на стадии дрожжегенерирования с использованием многофункциональности действия ультразвука;
- изучить показатели зрелой бражки, полученной при применении активированными ультразвуком и дрожжевым экстрактом дрожжей;
провести опытно-промышленную апробацию результатов исследований. Научная новизна
Установлена зависимость биосинтетической способности спиртовых дрожжей в процессе дрожжегенерирования и бродильной активности при брожении от продолжительности ультразвуковой обработки суспензии дрожжей.
Обоснованна целесообразность дезинтегрирующего воздействия ультразвука на клетки дрожжей в экспоненциальной фазе роста.
Изучено влияние дрожжевого экстракта на метаболизм засевных дрожжей.
Впервые установлена эффективность активации засевных дрожжей ультразвуком и дрожжевым экстрактом на интенсификацию процессов дрожжегенерирования, брожения и улучшения качества бражного дистиллята.
Практическая значимость
На основании многофункциональности действия ультразвука на засевные дрожжи разработан способ интенсификации процессов дрожжегенерирования и брожения в технологии спирта с использованием активированных ультразвуком и дрожжевым экстрактом засевных дрожжей.
Применение разработанного способа позволяет сократить процессы дрожжегенерирования на 8 часов, брожения на 12 часов, увеличить выход спирта из 1 тонны условного крахмала при переработке ржи на 0,2 дал, снизить содержание летучих примесей спирта в бражном дистилляте на 38,7%.
Разработанный способ интенсификации дрожжегенерирования и брожения в производстве спирта с использованием активированных ультразвуком и дрожжевым экстрактом засевных дрожжей апробирован в условиях УСВК «Золотой век» структурного подразделения ГУП «Башспирт».
